細胞外囊泡的生物學特性

细胞外囊泡（extracellular vesicles：EVs）是细胞释放的带有微小膜结构的颗粒，近年来备受关注。它们的大小、起源、内容物和功能等多样，其生物学特性非常复杂。以下是关于细胞外囊泡的生物学特性概述：

根据其大小和起源，细胞外囊泡可分为外泌体（exosome）、微粒子（microvesicles）和凋亡体（apoptotic bodies）。外泌体是由细胞内的内体（endosome）结构生成的，其大小约为30-150nm。而微粒子是直接从细胞膜上分离出来的，其大小比外泌体大，约为100-1000nm。凋亡体是在细胞进行程序性死亡（凋亡）时释放的，其大小更大，约为1-5µm。

这些细胞外囊泡作为细胞间通信的手段发挥着重要作用。细胞外囊泡可以携带蛋白质、脂质、RNA（如mRNA、miRNA等）、DNA等各种分子。这些分子可以被传递到目标细胞中并发挥作用。例如，囊泡中的miRNA可以调控目标细胞的基因表达。

此外，细胞外囊泡不仅可以由健康细胞释放，还可以由疾病细胞（如癌细胞或病毒感染细胞）释放。这些囊泡可能为诊断疾病、判断预后以及开发新的治疗方法提供线索。

细胞外囊泡类似于细胞间的“小包裹”，它们承载和传递生物学信息。这些囊泡中含有反映其来源细胞类型和状态的多种生物分子，如RNA、蛋白质和脂质。

诊断疾病：细胞外囊泡可以反映其产生细胞状态。例如，已知癌细胞释放的囊泡与正常细胞不同。通过分析这些特征，可以判断出癌症的存在、类型和进展程度等。此外，分析存在于血液、尿液等体液中的细胞外囊泡还有助于开发非侵入性诊断方法（如液体活检）。

细胞外囊泡用于疾病诊断的具体例子包括早期癌症检测和特定类型的识别。

例如，在肺癌中，已知肺癌细胞来源的外泌体（一种细胞外囊泡）存在于血液中。这些外泌体含有肺癌细胞特有的RNA和蛋白质，通过检测这些物质可以诊断肺癌。

以下是一些具体的文献：

Sandfeld-Paulsen, B., Aggerholm-Pedersen, N., Baek, R., Jakobsen, K. R., Meldgaard, P., Folkersen, B. H., … & Sorensen, B. S. (2016). Exosomal proteins as prognostic biomarkers in non-small cell lung cancer. Molecular oncology, 10(10), 1595-1602.
另外，在前列腺癌的诊断中，也研究了利用前列腺癌细胞来源的外泌体进行诊断的方法。通过与已知的标记物（如前列腺特异性抗原PSA）结合，可以得到更准确的诊断结果。

以下是一些具体的文献：

Huang, X., Yuan, T., Liang, M., Du, M., Xia , S., Dittmar, R., … & Marks, J. R. (2015). Exosomal miR-1290 and miR-375 as prognostic markers in castration-resistant prostate cancer. European urology, 67(1), 33-41.

预后判断：细胞外囊泡在评估疾病进展和治疗效果方面也非常有用。例如，通常需要影像诊断和组织检查来评估肿瘤治疗效果，但这些方法需要时间和努力。然而，通过分析细胞外囊泡，可以快速且可重复地评估治疗效果。

细胞外囊泡在预后判断方面的具体例子包括癌症预后。

乳腺癌：已经证明，外泌体中包含的microRNA（miRNA）模式是预测乳腺癌预后的重要生物标志物。某些miRNA与乳腺癌的进展密切相关，通过检测这些miRNA可以预测乳腺癌的预后。

以下是一些具体的文献：

Hannafon, B. N., Trigoso, Y. D., Calloway, C. L., Zhao, Y. D., Lum, D. H., Welm, A. L., … & Ding, W. Q. (2016). Plasma exosome microRNAs are indicative of breast cancer. Breast cancer research, 18(1), 90.

肺癌：据报道，血液中存在的外泌体数量与肺癌预后相关。尤其是，外泌体丰富的患者通常预后较差。

以下是一些具体的文献：

Jakobsen, K. R., Paulsen, B. S., Bæk, R., Varming, K., Sorensen, B. S., & Jørgensen, M. M. (2015). Exosomal proteins as potential diagnostic markers in advanced non–small cell lung carcinoma. Journal of extracellular vesicles, 4(1), 26659.

新治疗方法的开发：细胞外囊泡不仅可以传递自身的信息，还具有改变接收细胞功能的能力。利用这一点，人们正在开发针对特定细胞或组织的药物和基因运输系统。此外，利用调节免疫反应的细胞外囊泡也有望开发新的免疫疗法。

例如，利用MSC外泌体治疗脊髓损伤。

如上所述，细胞外囊泡具有多样的特性和功能，可能为疾病诊断、预后判断和新治疗方法的开发提供线索。

然而，细胞外囊泡的研究才刚刚开始，许多问题尚未得到揭示。仍然有许多问题需要解决，例如细胞外囊泡的确切生成机制、细胞间信息传递的机制、囊泡内含有的分子种类及其选择机制，以及细胞外囊泡在体内的分布和功能等。

细胞外囊泡的研究有望对生命科学以及诊断学和医疗领域产生重大影响。例如，已知肿瘤细胞释放的细胞外囊泡在肿瘤的进展和转移中发挥重要作用。了解肿瘤细胞释放的细胞外囊泡的特性，可能有助于早期发现肿瘤、预防转移以及开发新的治疗方法。此外，利用细胞外囊泡作为”运输车”，开发将药物传递至特定组织或细胞的新治疗方法也正在进行中。

然而，细胞外囊泡的研究面临许多困难。由于其小的大小和复杂的生物学特性，细胞外囊泡的分离和纯化在常规生物学方法中具有较高的难度。此外，由于细胞外囊泡的特性在细胞类型和状态之间差异很大，很难将研究结果推广到一般情况。

然而，尽管细胞外囊泡的研究面临困难，但它正在迅速发展。这个领域充满了新的发现和技术革新，包括新的分离和纯化方法的开发、确定囊泡内容物和起源细胞的新技术的开发，以及利用细胞外囊泡本身的功能开发新的医疗技术。

细胞外囊泡有可能从根本上改变我们对”细胞间通讯”的理解。细胞向其他细胞发送自身的一部分并传递信息的这种新视角将在生命科学以及医学、药学甚至工程学和信息科学等许多领域开辟新的可能性。

参考文献